♪♪ ‘… Het heelal is mogelijk een vierdimensionale schaduw van een vijfdimensionaal geheel. ‘ ♫
Beste luisteraars, u hoorde net Het Heelal van de Vlaamse cabaretgroep De Nieuwe Snaar, die twee generaties geleden heel populair was. Ons wekelijkse wetenschapspraatje heeft vandaag de kosmos als onderwerp. Vandaag, 5 november, is het immers de Dag van de Oerknal. De wereld viert deze dag sinds 2025, nadat de UNESCO in 2024 5 november uitriep tot Dag van de Oerknal als ware het ons aller verjaardag, de verjaardag van ons universum. Als gast krijgen we astronoom Tom Van den Berg over de vloer. Hij zal ons vertellen over kosmische gaten, zonder twijfel dé astronomische ontdekking van het laatste decennium. Tussen de vragen en antwoorden door, krijgt u liedjes te horen, waarin over de kosmos gezongen wordt. Hoewel u de laatste weken herhaaldelijk in het nieuws was om de nieuwe ontwikkelingen in astronomie te duiden, lijkt het ons toch goed dat u zichzelf eerst even voorstelt aan de luisteraars. TVdB: ‘Ik studeerde hier aan de universiteit sterrenkunde en na mijn doctoraat kon ik bij het NBQT-centrum, dat de Niels Bohr Quantum Telescoop beheert, aan de slag. Vijf jaar geleden ben ik tot directeur gepromoveerd. Onze instelling is nauw betrokken met de studie en de waarneming van de kosmische gaten.’ Inderdaad, het wetenschapsnieuws over die kosmische gaten was de aanleiding om u voor dit gesprek uit te nodigen. Daarover straks meer. Kan u ons eerst vertellen waar uw fascinatie voor de kosmos vandaan komt? TVdB: ‘Mijn interesse in de sterrenkunde kwam al vroeg, toen ik nog een kind was. Mijn grootvader was amateurastronoom en leerde mij de sterrenhemel kennen. Ook in die tijd was er al veel lichtvervuiling. Zijn grootvader, die ik uiteraard nooit gekend heb, kon op de boerderij waar hij opgroeide, de Melkweg nog zien, maar in de tijd van mijn grootvader moest je daarvoor al op reis gaan. Maar mijn opa leerde me wel de Grote en Kleine Beer, Orion en andere sterrenbeelden ontdekken aan de sterrenhemel. Hij leerde me ook dat de lichtjes die voortdurend voorbijkwamen van natuurlijke satellieten afkomstig waren. Van het internationale ruimtestation ISS, dat in die tijd zijn laatste jaren beleefde of van een commercieel satellietnetwerk als Starlink. Hij had de opkomst van de commerciële ruimtevaart meegemaakt. Op korte termijn werden er toen tienduizenden satellieten gelanceerd om wereldwijd internet te verspreiden. Helaas vlogen er zoveel van die satellieten rond de aarde, dat amateurastronomen geen astrofoto’s meer konden nemen zonder lichtstrepen die door een van die tuigen werden veroorzaakt. Mijn opa had ook een uitgebreide bibliotheek met populaire astronomieboeken en boeken over ruimtevaart. Tot het einde van zijn leven bleef hij dapper enkel op papier lezen en kocht dus al zijn tijdschriften en boeken nog op papier. Hij vertelde me dat hij als kind op een nacht werd wakkergemaakt. De tv stond op en zijn vader vertelde hem dat er iets heel bijzonders ging gebeuren. De eerste mens zou op de Maan stappen! Het was de zomer van 1969, de nacht van 20 juli 1969. In zijn boekenkast bewaarde mijn opa een uitgebreide collectie sciencefictionboeken en films. Hij liet me Jules Verne en H.G. Wells lezen. Van de aarde naar de maan en het vervolg De Reis om de Maan van Jules Verne, waren de eerste SF-verhalen die ik las. Ik was onmiddellijk verkocht en heb heel mijn jeugd SF-verhalen verslonden, naast natuurlijk ook de populairwetenschappelijke boeken uit zijn bibliotheek. Het lag dan ook een beetje voor de hand dat ik sterrenkunde zou studeren. Tijdens mijn studies had ik het grote genoegen om nog les te krijgen van professor Luc Vanden Abeele, die zeer inspirerend lesgaf.’ Professor Vanden Abeele, de laatste Nederlandse Nobelprijswinnaar fysica. Hij heeft als eerste de kosmische gaten waargenomen, als ik het goed voorheb en daarvoor de Nobelprijs gekregen. TVdB: ‘Dat klopt. Hij was het die een burgerwetenschappelijk project begeleidde. En een aantal deelnemers hadden iets vreemds waargenomen. Het eigenaardige was dat er in de beelden die ze analyseerden, iets ontbrak, er zat een gat in een zogenaamde gravitationele lens. Er bleek een gebied te zijn, waar alle data over ontbrak… Het komt regelmatig voor dat deelnemers van een burgerwetenschappelijk project op een anomalie stoten, dan neemt de professionele wereld over. Maar ook de specialisten stonden dit keer voor een raadsel. Niemand kon een zinnige verklaring geven voor het gebrek aan gegevens. Er kwam geen elektromagnetische straling vandaan. Ook de zwaartekrachtgolfdetectors zoals de Einsteintelescoop en haar opvolgers, konden niets waarnemen. In de zwaartekrachtkaart van het heelal bleek er op die plek een gat te zijn en er werd op die specifieke plek geen achtergrondstraling gemeten.’ Een gat? Hoe moeten we ons dat voorstellen? TVdB: ‘Wel, de kosmische achtergrondstraling wordt overal gemeten. Waar je ook meet, die achtergrondstraling is letterlijk overal. Of zou overal moeten zijn. En dan is daar dat “gat” waar niets gemeten wordt. De afwezigheid van om het even welke straling duidt erop dat er geen gewone materie is. Maar ook geen donkere materie of wat wij vandaag als donkere materie beschouwen. Donkere materie veroorzaakt immers zwaartekracht, waarvan we niets meten in dat “gat”.’ Eerst werd dit kosmische object nog een kleine void genoemd? TVdB: ‘Juist. Voids of superholtes zijn uitgestrekte gebieden in de ruimte zonder sterrenstelsels. De kosmische gaten zijn veel, veel kleiner, het zijn heel lokale verschijnselen. Daarom werden ze oorspronkelijke kleine holtes genoemd. Het grootste deel van het heelal is effectief leeg, maar geen compleet vacuüm. De intergalactische ruimte bevat nog steeds enkele waterstofatomen per kubieke centimeter. Voor alle duidelijkheid, de vacuüms die we in onze labo’s produceren én het vacuüm van de ruimte zijn dus niet letterlijk leeg. Het vacuüm in de ruimte heeft trouwens een zekere energie, waar voortdurend deeltjes en antideeltjes ontstaan en verdwijnen. Dat zijn kwantumfluctuaties cfr. het onzekerheidsprincipe van Heisenberg.’ De kosmische gaten zijn dus géén “voids”? TVdB: ‘Neen. De kosmische gaten verschillen op twee punten te verschillen van de voids. Ten eerste is een kosmisch gat een écht vacuüm, dus met nul deeltje per kubieke wat-dan-ook, welteverstaan volgens onze waarnemingen. Hoe hoog de resolutie van onze waarnemingen ook is, er zit natuurlijk een foutenmarge op. Ten tweede verschillen de kosmische gaten van voids omdat het lijkt dat zelfs alle kwantumverschijnselen afwezig zijn! Er zijn dus geen kwantumfluctuaties… en dat is ongezien. Eigenlijk ongehoord, gewoon onmogelijk volgens onze wetenschappelijke kennis. U begrijpt dat heel de community van natuurkundigen razend enthousiast was bij de ontdekking van het eerste kosmische gat: als de experimenten en waarnemingen de theorie bevestigen is dat natuurlijk goed - zo werd de relativiteitstheorie van Einstein keer op keer bevestigd door alle experimenten die in het Internationale Ruimtestation uitgevoerd werden - maar als de waarnemingen afwijken van wat de theoretici voorspellen, wordt het nog interessanter. We weten dat onze natuurkunde onvolledig is. We slagen er bijvoorbeeld niet in om de oerknal zelf in een formule te vatten. Er duiken oneindigheden op en dat interpreteren we dat de fysica niet klopt. Maar als we op een fenomeen stoten, dat we niet kunnen verklaren, opent dat een window op mogelijke nieuwe fysica! De heilige graal voor elke natuurkundige!’ Tijd om dit even te laten bezinken. U hoort nu My Universe uit het album Music of the Spheres van de Britse rockband Coldplay en de Zuid-Koreaanse popgroep BTS. ♫ ♪ You (you), you are (you are) my universe / And I (I) just want (just want) to put you first / And you (you), you are (you are) my universe, and I. ♪ ♪ Hoe bestudeert u die kosmische gaten? TVdB: ‘De generatie van onze grootouders maakte een ware revolutie mee in de astronomie. De mensheid zal altijd wel al vol verwondering naar de sterrenhemel hebben gekeken. Millennia lang gebeurde dat enkel met het blote oog. We zien zo de hemellichamen die licht uitzenden of licht weerkaatsen. Het zichtbare licht is slechts een deel van alle elektromagnetische straling. Met de klassieke telescoop konden we verder zien, verder terug in de tijd, maar bleven we beperkt tot het zichtbare licht. Het was wachten op de radioastronomie, het waarnemen met behulp van radiogolven. In Nederland was Jan Hendrik Oort in 1944 de pionier om de eerste waarnemingen met radiotelescopen te verrichten. Dan was het wachten tot de zwaartekrachtgolven konden gedetecteerd worden. Opnieuw opende zich een tot dan onbekend venster op de ruimte. U kent wellicht de Einsteintelescoop. Wel, dat is een observatorium voor zwaartekrachtgolven. En ten tijde van Vanden Abeele verschenen de eerste rudimentaire kwantumtelescopen die rechtstreeks kwantumprocessen waarnemen. Weer kregen astronomen een nieuw instrument om het universum te bestuderen op een manier die voor hun voorgangers totaal onbekend én zelfs ondenkbaar zou geweest zijn.’ Tijd voor een lied. U hoort een stuk van Einstein on the Beach, de minimalistische opera van Philip Glass. ♫ 1 2 3 4 / 1 2 3 4 5 6 / 1 2 3 4 5 6 7 8 ♫♫ Wat leren die kwantumtelescopen ons over de kosmische gaten? TVdB: ‘Niets! We nemen er niets waar. Zoals ik al opmerkte, het lijkt dat er zelfs geen kwantumprocessen plaatsvinden, al is dat onmogelijk! Daarom dat het “kleine lege holtes” of nu dus kosmische gaten genoemd worden. U kent de zwarte gaten, waar materie die zo dicht opeen gepakt zit, dat de aantrekkingskracht zo groot is dat zelfs licht niet kan ontsnappen. Maar een zwart gat heeft een massa en kan waargenomen worden dankzij de effecten van die zwaartekracht. Zelfs dat ontbreekt dus bij de kosmische gaten, want zij hebben geen massa.’ Ondertussen weten we weer meer over de kosmische gaten: u noemt ze gaten in het ruimtetijdweefsel? TVdB: ‘Een betere naam dan gaten, zou misschien “cracks”, scheuren in het heelal, in het ruimtetijdweefsel zijn. Sinds Einstein weten we dat ruimte en tijd tijdens de oerknal ontstaan zijn en met elkaar verweven zijn. Maar in een kosmisch gat is er letterlijk niets, geen materie, geen energie, maar ook geen ruimte of tijd! We stoten op een grens van het heelal.‘ Hoe verklaart u deze waarnemingen? TVdB: ‘Straling die een kosmisch gat bereikt, verdwijnt. Verdwijnen moet je heel letterlijk zien. Materie en energie transformeren in elkaar via de wereldberoemde formule van Einstein: E = m c². Tussen haakjes: in vroegere tijden mochten we geen formules in een nieuwsuitzending gebruiken, omdat dan de kijkers afhaakten, maar de tijden zijn gelukkig veranderd, er is vandaag veel meer bereidheid om harde wetenschap te bestuderen. Ondertussen leren schoolkinderen al de wiskunde die nodig is om de golffunctie van Schrödinger te begrijpen. De tijd dat iedereen die het over kwantumfysica had begon met Richard Feynmans opmerking “dat niemand de kwantummechanica begrijpt,” ligt nu toch wel echt achter ons. Schoolkinderen rekenen met qubits en jongleren met basisconcepten uit de kwantummechanica als superpositie en verstrengeling. In tegenstelling tot prof. Vanden Abeele, moet ik hier nu geen tijd meer mee verliezen om die concepten inzichtelijk te maken. Maar ik keer terug naar Einstein: Materie en energie verdwijnen niet, ze transformeren en kunnen in elkaar worden omgezet. Wanneer we in een deeltjesversneller deeltjes laten botsen, vallen ze uiteen in een myriade van andere deeltjes en komt er straling vrij, het deeltje bestaat dan niet langer, maar de restanten en de vrijgekomen straling vertegenwoordigen dezelfde massa/energie van het oorspronkelijke deeltje. Bij een kosmisch gat vinden we echter géén restanten, géén straling, simpelweg niets. Het deeltje verdwijnt letterlijk.’ Is dat een probleem? Bij een zwart gat verdwijnt alles wat erin valt toch ook? TVdB: ‘Ja, maar het zwarte gat groeit. De materie, de energie, de informatie die erin valt, verdwijnt niet, maar doet de massa van het zwarte gat toenemen, al hebben we de informatie-paradox nog niet volledig opgelost. Bij een kosmisch gat zijn we zeker: alles verdwijnt erin, ook alle informatie. Alles verdwijnt uit ons waarneembare universum … en dat is strijdig met de wetten van de natuurkunde.’ Hoe interpreteert u dit raadsel? TVdB: ‘Via een kosmisch gat verlaat het deeltje ons heelal, ons universum. Maar nu ben ik heel speculatief. De meeste astronomen en natuurkundigen volgen me hier niet in. Dit is een van de grootste open vragen van de hedendaagse wetenschap.’ Kan u ons iets vertellen over toekomstig onderzoek van de kosmische gaten? Onlangs kondigden de NASA en ESA een gezamenlijke ruimtemissie voor. TVdB: ‘Ondertussen zijn er al een honderden potentiële kosmische gaten ontdekt. We vermoeden dat er miljarden kosmische gaten moeten zijn. En in tegenstelling tot zwarte gaten ligt er een niet al te ver van de zon. De NASA en de ESA willen er een satelliet naar toe sturen. Dat wordt een zelfmoordmissie. De satelliet zal uiteindelijk in het kosmische gat vliegen en met onze kennis van vandaag verwachten we dat dan alle communicatie stopt, het toestel ons universum verlaat zonder een spoor na te laten. We zullen het “zien” verdwijnen. Oplossen in de leegte! Een kosmische gat werkt dan als een soort kosmische Bermudadriehoek: een ruimte, een ruimte in de ruimte, neen, een gat in de ruimte, waar alles onherroepelijk in verdwijnt.’ Wanneer verwacht u dat de eerste satelliet een kosmisch gat bezoekt? TVdB: ‘Tja, helaas zal onze generatie dat niet meer meemaken. Ook al wordt iemand tweehonderd jaar, dan nog niet. Ik weet niet of je dit een kathedraal-project mag noemen. De Middeleeuwers bouwden generaties lang, honderden jaar lang aan hun kathedralen. Met de huidige rakettechnologie zal de vlucht meer dan een millennium duren. Maar astronomisch gezien, is dat helemaal niet lang. De vraag is of er dan iemand nog luistert naar de boodschappen van het toestel. En het blijft voorlopig afwachten of we er de nodige budgetten voor krijgen. U weet dat politici graag resultaten tijdens hun mandaat zien, liefst net voor de volgende verkiezingen. Een alternatief is dat een van de grote QUANTA-bedrijven helpen subsidiëren. En dan zijn er de ethische vragen: eerlijkheidshalve moet ik bekennen dat het over een astronomisch bedrag gaat, waarbij ook wij, wetenschappers, ons de vraag stellen of dit geld niet beter kan gebruikt worden. Er zijn helaas nog zoveel Duurzame Ontwikkelingsdoelen, de SDG’s, waar amper of geen vooruitgang in gemaakt wordt. Na de pandemieën en de oorlogen van de jaren ‘20 was de vooruitgang op meerdere vlakken omgebogen in een achteruitgang, die nu – ik ben voorzichtig optimistisch – gestopt lijkt. Maar over deze problematiek beslissen de wetenschappers niet. Hierover moet de politiek én heel de maatschappij discussiëren en oordelen.‘ Recent is er vrees voor de Kosmische Gaten Apocalyps? TVdB ‘We weten niet hoe die kosmische gaten evolueren. Hoeveel zijn er? Kunnen er scheuren in het ruimtetijdweefsel lokaal, in ons zonnestelsel voorkomen? Volgens de doemdenkers, zou een kosmisch gat groeien, net zoals zwarte gaten kunnen groeien. Dan zou het kosmische gat waar onze satelliet naar toe moet vliegen, wel eens gevaarlijk voor de Aarde kunnen worden. Wie weet: kosmische gaten zouden dan zelfs het einde van het universum kunnen betekenen, wanneer uiteindelijk heel het universum in een kosmisch gat verdwijnt of als heel het ruimteweefsel na verloop van tijd zowat overal gaat scheuren. Maar persoonlijk betwijfel ik dat het zo een vaart zal lopen. Het heelal bestaat al 15 miljard jaar. Mochten de kosmische gaten groeien, dan was dat wellicht al gebeurd en zouden we supergrote scheuren waarnemen, wat niet het geval is. Hoe het heelal na nog eens een veelvoud van miljarden jaren zal evolueren, is ook een open vraag. Een van de meest speculatieve hypothesen is, inderdaad, dat het heelal eindigt in een alles vernietigend kosmisch gat. Zie het als een omgekeerde oerknal. Het universum ontstond in de big bang en eindigt in een “omgekeerde big bang”, waarbij alles, dus ook ruimte en tijd weer verdwijnen.’ Een omgekeerde big bang. Dat is een idee om over na te denken. Dus toch reden tot paniek? TVdB: ‘Maar neen, we hebben er helemaal geen uitsluitsel over dat het zo zal verlopen. En mocht deze hypothese waar zijn, dan zal dat zo ver in de toekomst gebeuren dat we er ons nu geen zorgen over moeten maken. Als de zon binnen 4 miljard jaar een rode ster wordt, zal het leven op aarde niet overleven. Enkel als we de aarde tegen dan hebben weten te verlaten en een kolonie op een exoplaneet hebben kunnen stichten, gloort er een verdere toekomst voor de mensheid. En dan is die Kosmische Gaten Apocalyps nog een gebeurtenis in een veel, veel verdere toekomst, zo ver, dat die ons voorstellingsvermogen van deep time en verre toekomst ver te boven gaat. Dat het ruimtetijdweefsel spontaan of van ouderdom of om welke reden dan ook uiteenvalt, beschouw ik ronduit als pure sciencefiction.’ Ik vond het een waar genoegen u te mogen spreken. Fijn dat u er bij was. De uitzending sluit af met een passend laatste lied: Apocalypse van Angels from the Future. ♫♫ ♫ This is the end / the end of everything / the end of space and time ♫♫ ♫… Rudi Roels NvdR: Dit is het winnende verhaal van de wedstrijd Big Bang Kort.
2 Opmerkingen
Finn Audenaert
6/8/2022 20:52:39
Bijzonder boeiend verhaal in een originele vertelvorm. De sterk wetenschappelijke benadering in combinatie met uitdagend toekomstdenken vond ik heel geslaagd. Goed ook hoe het thema 'big bang' in het verhaal verwerkt werd. Van harte proficiat!
Antwoorden
Je opmerking wordt geplaatst nadat deze is goedgekeurd.
Laat een antwoord achter. |
|